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迈斯纳效应指明了超导态是一个热力学平衡状态,与如何进入超导态的途径无关,超导态的零电阻现象和迈斯纳效应是超导态的两个相互独立,又相互联系的基本属性。
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1 迈斯纳效应
2 概念
3 发现
4 原理
5 实验
6 作用
7 参考资料
迈斯纳效应-迈斯纳效应 英文名称:Meissner effect 迈斯纳效应
迈斯纳效应-概念 当一个磁体和一个处于超导态的超导体相互靠近时,磁体的磁场会使超导体表面中出现超导电流。此超导电流形成的磁场,在超导体内部,恰好和磁体的磁场大小相等,方向相反。这两个磁志抵消,使超导体内部的磁感应强度为零,B=0,即超导体排斥体内的磁场。
迈斯纳效应-发现
1933年德国物理学家迈斯纳(W.Meissner)和奥森菲尔德(R.Ochsebfekd)对锡单晶球超导体做磁场分布测量时发现,在小磁场中把金属冷却进入超导态时,体内的磁力线一下被排出,磁力线不能穿过它的体内,也就是说超导体处于超导态时,体内的磁场恒等于零。
迈斯纳效应
超导体一旦进入超导状态,体内的磁通量将全部被排出体外,磁感应强度恒为零,且不论对导体是先降温后加磁场,还是先加磁场后降温,只要进入超导状态,超导体就把全部磁通量排出体外。
此外,超导体还是完全的抗磁体,外加磁场无法进入或(严格说是)大范围地存在于超导体内部,这是超导体的另一个基本特性。
迈斯纳效应-原理
产生迈斯纳效应的原因是:当超导体处于超导态时,在磁场作用下,表面产生一个无损耗感应电流。这个电流产生的磁场恰恰与外加磁场大小相等、方向相反,因而总合成磁场为零。换句话说,这个无损耗感应电流对外加磁场起着屏蔽作用,因此称它为抗磁性屏蔽电流。
超导体不是电阻无限小的理想导体
因为对于电阻率ρ无限小的理想导体,根据J=σE=E/ρ,当ρ为0时,E必须为0才能使J保持有限。这就是说对理想导体在没有电场E的条件下仍可以维持稳恒的电流密度。
迈斯纳效应-实验
后来人们还做过这样一个实验,在一个浅平的锡盘中,放入一个体积很小磁性很强的永久磁铁,然后把温度降低,使锡出现超导性。这时可以看到,小磁铁竟然离开锡盘表面,飘然升起,与锡盘保持一定距离后,便悬空不动了。这是由于超导体的完全抗磁性,使小磁铁的磁力线无法穿透超导体,磁场发生畸变,便产生了一个向上的浮力。
进一步的研究表明:处于超导态的物体,外加磁场之所以无法穿透它的内部,是因为在超导体的表面感生一个无损耗的抗磁超导电流,这一电流产生的磁场,恰巧抵消了超导体内部的磁场。这一发现非常有意义,在此之后,人们用迈斯纳效应来判别物质是否具有超导性。
迈斯纳效应-作用
迈斯纳效应和零电阻现象是实验上判定一个材料是否为超导体的两大要素。迈斯纳效应指明了超导态是一个热力学平衡状态,与如何进入超导态的途径无关,超导态的零电阻现象和迈斯纳效应是超导态的两个相互独立,又相互联系的基本属性。单纯的零电阻并不能保证迈斯纳效应的存在,但零电阻效应又是迈斯纳效应的必要条件。因此,衡量一种材料是否是超导体,必须看是否同时具备零电阻和迈斯纳效应。
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